考虑形状记忆合金内部热效应的循环本构模型研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11202171
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0801.固体变形与本构理论
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

In view of the deficiencies in experiment and theory considering the internal thermal effect of shape memory alloys(SMAs) under cyclic loading, the systematic macro experiments were carried out to find out the characteristics of cylic deformation and evolution laws of temperature of the material under different loading conditions and indicate the thermomechanical coupling mechanism between the phase transformation latent heat, intrinsic mechanical dissipation and cyclic deformation. In the thermodynamics framework,the new Helmholtz free energy expression and thermal equation are proposed to characterize phase transformation latent heat and intrinsic mechanical dissipation of SMAs, the reasonable internal variables and their evolution equations are introduced to describe the deformation behavior under cyclic loading, and then a cyclic constitutive model considering the internal thermal effect for SMAs is established based on the experimtental observations.A simple method of determining thermomechnical material parameters is proposed for the developed model and the reasonability of this model is validated through solving the problem of the thermomechanical boundary value and simulating the experimental results.This project focuses on the study of experiment and constitutive model of phase transformation materials considering the coupling effect between the internalthermal effect and deformation under cyclic loading, research findings are an important development to cyclic constitutive model of smart materials and have an important theoretical significance. The related research achievements can also be used in design, safety assessment and life prediction of SMAs-based components.
针对形状记忆合金在循环载荷下内部热效应实验和理论研究的不足,通过系统的宏观实验研究,了解材料在不同加载条件下的循环变形特性和温度演化规律,揭示相变潜热和本征机械耗散与循环变形的热力耦合作用机理。基于实验观测,在热力学框架下给出新的Helmholtz自由能表述和热方程来表征形状记忆合金的相变潜热和本征机械耗散,引入合理的内变量及其演化方程来描述循环载荷下的变形行为,进而建立考虑内部热效应的形状记忆合金循环本构模型。针对建立的本构模型,提出一套简单的热力学参数确定方法,通过求解热力耦合边界值问题对实验结果进行模拟,验证提出模型的合理性。本项目针对循环载荷下相变材料内部热效应与变形的耦合作用进行实验研究和本构模型研究,研究成果是对智能材料循环本构关系及其应用的重要拓展,研究具有重要的理论意义;同时,研究成果也可应用于形状记忆合金元器件的设计、安全评估和寿命预测。

结项摘要

针对镍钛形状记忆合金的热力耦合功能性疲劳和结构性疲劳行为开展了实验观测、本构模型研究和有限元模拟。首先,通过搭建的热力耦合实验平台获取材料单轴和非比例多轴循环变形特征和温度演化律,揭示了率相关相变棘轮行为的热力耦合作用机理;然后,基于实验观测,在晶体塑性框架下建立了多机制的单晶循环本构模型,通过显示过渡法则拓展到多晶情形,并结合一维平均温度场假设,建立了热力耦合循环本构模型;进而,在热力学框架下建立了宏观唯象的热力耦合循环本构模型,合理预测了不同加载速率下的相变棘轮行为。最后,对循环变形过程中马氏体相变带的演化进行了原位观测,结合热力耦合有限元分析结果,揭示了率相关马氏体相变图案的演化规律。近3年发表项目相关论文22篇,其中SCI收录14篇,EI论文4篇。培养博士生2名,硕士生2名。在国内学术会议做邀请报告1次,3次出国访问和合作研究。

项目成果

期刊论文数量(23)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(0)
Crystal plasticity based constitutive model for uniaxial ratchetting of polycrystalline magnesium alloy
基于晶体塑性的多晶镁合金单轴棘轮本构模型
  • DOI:
    10.1016/j.commatsci.2013.11.054
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Computational Materials Science
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Yu; Chao;Kang; Guozheng;Kan; Qianhua
  • 通讯作者:
    Qianhua
The effect of martensite plasticity on the cyclic deformation of super-elastic NiTi shape memory alloy
马氏体塑性对超弹NiTi形状记忆合金循环变形的影响
  • DOI:
    10.1088/0964-1726/23/1/015008
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Smart Materials and Structures
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Kang; Guozheng;Kan; Qianhua;Yu; Chao;Zhang; Chuanzeng
  • 通讯作者:
    Chuanzeng
A physical mechanism based constitutive model for temperature-dependent transformation ratchetting of NiTi shape memory alloy: One-dimensional model
基于物理机制的镍钛形状记忆合金温度相关相变棘轮本构模型:一维模型
  • DOI:
    10.1016/j.mechmat.2014.07.011
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Mechanics of Materials
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Chao Yu;Guozheng Kang;Qianhua Kan
  • 通讯作者:
    Qianhua Kan
超弹性NiTi合金循环相变诱发塑性本构模型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    功能材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    阚前华;康国政;于超;董诗玉
  • 通讯作者:
    董诗玉
高强轨道钢双轴压-扭棘轮行为的实验和模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    工程力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    阚前华;刘宇杰;张旭;谢瑞丽
  • 通讯作者:
    谢瑞丽

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其他文献

不同钢轨材料棘轮行为试验研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    康国政
高分子材料涂层碰撞剥落机理的有限元分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    蒋晗
块体金属玻璃基复合材料拉伸和压缩不对称行为的有限元模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李小燕;张娟;阚前华
  • 通讯作者:
    阚前华
形状记忆聚氨酯热力耦合变形行为实验和有限元模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    康国政
基于三维X射线成像和GTN模型的激光复合焊接7020铝合金的损伤机制简
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    段浩;吴圣川;徐忠伟;张志良;阚前华;康国政;付亚楠
  • 通讯作者:
    付亚楠

其他文献

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阚前华的其他基金

基于损伤耦合细观循环塑性本构理论的无碳化物贝氏体重载钢轨滚动接触疲劳研究
  • 批准号:
    12072295
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    2020
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  • 项目类别:
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有限变形下热致形状记忆聚合物热-力耦合循环变形行为及其本构描述
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相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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